ЖУРНАЛ «СТА» №2/2001

помощью щёточного кодирующего ус- тройства, с помощью оптического уст- ройства, с помощью магнитного уст- ройства [2]. На практике в средствах механиза- ции, промышленной робототехнике, средствах числового программного уп- равления и других промышленных си- стемах управления и контроля широко используются два основных типа опти- ческих угловых (поворотных) кодиру- ющих устройств: шифраторы прираще- ний и абсолютные шифраторы. В статье представлены некоторые общие сведения о принципах действия шифраторов приращений и абсолют- ных шифраторов, их конструкции, рас- сматриваются вопросы эксплуатации этих изделий. И ЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ И УГЛОВ ПОВОРОТА Цифровые измерения линейных пе- ремещений (длин) и углов поворота, в частности, функциональных элемен- тов роботов и металлообрабатывающих станков, можно осуществлять так на- зываемым методом считывания с ис- пользованием кодирующих линейча- тых масок и кодирующих дисков. На них нанесены кодирующие дорожки в виде, например, тёмных (соответству- ют "0") и светлых (соответствуют "1") элементов [3]. Примеры кодирующих линейчатых масок показаны на рис. 2. Считывание кода и получение соот- ветствующих сигналов обычно осуще- ствляется оптоэлектронным способом (элементы дорожек просвечиваются). Ранее упоминалось о применении и других способов считывания. Разреша- ющая способность масок ограничива- ется различимой длиной элемента ко- да. При магнитном способе считыва- ния она составляет примерно 0,1 мм, а при фотоэлектрическом — порядка единиц микрометра, то есть существует механический предел их чувствитель- ности. Оптические шифраторы прира- щений интерферометрического типа обладают существенно более высокой разрешающей способностью за счёт эффективного увеличения расстояния между чувствительными сегментами (раздел «Оптические шифраторы при- ращений интерферометрического ти- па»). На рис. 3 показан кодирующий диск, кодовые дорожки на котором на- несены концентрически. Диапазон из- мерений равен 360°. Разрешающая способность такого диска определяет- ся длиной окружности с наибольшим радиусом. Для таких кодирующих устройств ха- рактерна специфическая погрешность, вызываемая неоднозначностью считы- вания кода либо по причине попадания в рабочую зону считывающих элемен- тов границы между соседними столб- цами (словами), либо изза плохой юс- тировки, например, изза угловых от- клонений линии позиционирования считывающих элементов, как это пока- зано на рис. 4. При простом двоичном кодировании ошибка изза неопределённости счи- тывания, равная единице младшего разряда кода, может вызвать для ряда чисел перенос единицы в старший раз- ряд, вследствие чего минимальная ошибка трансформируется в макси- мальную. Для уменьшения указанной погрешности вместо двоичного кода используют код Грея. В коде Грея изме- нение младшего разряда на 1 вызывает изменение только соседнего старшего разряда (рис. 5). Независимо от того, какой код ис- пользуется в шифраторе, измеритель- ная система должна его преобразовы- вать в простой двоичный цифровой код. Погрешности шифраторов с обыч- ным бинарным кодом можно миними- зировать также с помощью методов сканирования, которые обычно реали- зуются за счёт включения двух преоб- разующих элементов на каждую до- рожку. При этом ведущий элемент рас- полагается несколько впереди ведомо- го. Данные обрабатываются внешней логической схемой [2]. Принцип любо- го из данных методов заключается в том, что вне зависимости от используе- мого простого двоичного кода после- довательный переход системы из одно- го состояния в другое должен сопро- вождаться изменением состояния младшего разряда кода. При увеличе- нии двоичного числа, если младший разряд изменяет своё состояние из 0 в 1, не должно происходить изменений в других разрядах; если младший разряд переходит из 1 в 0, то как минимум ещё один разряд должен изменить своё со- стояние. При уменьшении двоичного кода всё происходит наоборот. Внеш- ние логические схемы должны интер- претировать эти случаи и осуществлять переключения между ведущим и ведо- мым преобразующими элементами, чтобы обеспечить однозначность вы- ходного кода. Одним из недостатков любого дво- ичного цифрового кода является то, что общее число комбинаций в после- довательности равно некоторой степе- ни числа 2 (например, из 4разрядного кода Грея видно, что общее число ко- дов 2 4 =16). При использовании пово- 69 СТА 2/2001 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 3. Кодирующий диск Рис. 2. Примеры кодирующих линейчатых масок: а — двоично-кодированная маска; б — маска в коде Грея а) б)